簡介
超音波療法
（Ultrasonic therapy）
近年來超音波療法的使用範圍日益廣泛，已遠遠超過理療科原來的一般療法，如超聲治癌、泌尿系碎石及口腔醫學的套用等，因此超音波療法的概念應有廣義的（包括各種特殊超聲療法）及狹義的（指理療科常用的無損傷劑量療法）兩種。同時隨著現代科學技術的進步，超音波不僅用於治療，還已廣泛用於診斷、基礎及實驗醫學、因此已有“超聲醫學”之稱。
本質
超音波與聲波的本質相同，都是物體的機械振動在彈性介質中傳播所形成的機械振動波。
傳播
1.因聲波是物質傳播能的一種形式，所以其傳播必須依賴介質，而在真空中則不能傳播，此與光波、電磁波不同。
2.超音波向周圍介質傳播時，產生一種疏密的波形。這種連續的壓縮層和稀疏層交替形成的彈性波和聲源振盪的方向一致，是一種彈性縱波）。由於超音波具有非常短的波長，可以聚集成狹小的發射線束而呈束狀直線播散，故傳播具有一定的方向性。
3.傳播速度 聲波的傳播速度與介質的特性有關，而與聲波的頻率無關。聲波在空氣中的傳播速度為340米/秒，在液體中為1500米/秒，在固體中為5000米/秒，人類軟組織與在液體中相似，平均約為1540米/秒，人類骨組織約為3380米/秒。聲波的傳播速度都隨介質溫度的上升而加快，氣溫增高1℃，聲速增加0.6米/秒。
4.超聲的吸收與穿透 超聲在介質中傳播時，強度隨其傳播距離而減弱，這說明超聲能量被吸收，超聲的吸收與介質的密度、粘滯性、導熱性及超聲的頻率等有關。超聲在氣體中被吸收最大，液體中被吸收較小，固體中吸收最小，在空氣中的吸收係數比在水中約大一千倍。且介質的吸收係數又與超音波頻率的平方成正比，因而高頻超聲在空氣中衰減異常劇烈，所以在治療中聲頭下雖是極小的空氣光泡，也應避免。
在實際工作中常用半吸收層來表明一種介質對超音波的吸收能力。半吸收層是指超音波在某種介質中衰減至原來能量的一半時的厚度。半吸收層厚度大，表示吸收能力弱，不同組織對同一頻率的超音波其半吸收層值不同，如頻率300千赫的超音波，肌肉半吸收層值為3.6厘米，脂肪為6.8厘米，肌肉加脂肪為4.9厘米。同一組織對不同頻率的超音波吸收也不同，超聲頻率愈高吸收愈多，穿透愈淺，如90千周的超聲能穿透軟組織10厘米，1兆周的超聲將穿透5厘米，而4兆周的超聲只穿透1厘米深度。因此，目前常用於理療的超音波選用8000千周/秒，穿透深度為5厘米左右。
5.折射、反射與聚焦 超音波由一種介質傳播至另一種介質時，將在界面處一部分反射回第一種介質（反射），其餘透過界面進入第二種介質，但會發生傳播方向的偏轉（折射）。聲波在界面被反射的程度決定於兩種介質的聲阻差，聲阻差越大，反射程度也越大，（介質的密度和聲速的乘積叫介質的聲阻）。聲頭與空氣間反射近於100%，所以超聲治療時需用石臘油等作接觸劑，以減少反射。實驗證明，由聲頭進入組織的超聲能量只有35～40%，而60～65%被反射。由於空氣與組織間的反射，使大量超聲能喪失，所以超音波不能通過肺和充氣的胃腸。
基於超聲傳播的反射、折射原理，採用透鏡及弧面反射而將聲束聚焦於焦點上以產生強大的能量，而治療某些疾病，如用集束超音波破壞腦部腫瘤等
幾種物質的聲速、密度和聲阻
名稱
聲速米/秒
密度克/厘米3
聲阻克105/厘米2秒
空 氣
水
鈦 酸 鋇
石 蠟 油
鋁
人體軟組織
肌 肉
脂 肪
骨 骼
340
1500
5000
1420
6400
1500
1400
1580
3380
0.00129
1.000
5.4
0.835
2.7
1.06
1.07
0.95
1.80
0.000439
1.500
27.000
1.186
17.28
1.59
1.498
1.501
6.184
超聲集束的方法
聲場
超音波在介質中傳播的空間範圍 即介質受到超聲振動能作用的區域叫超聲聲場。超聲因其頻率高，具有類似光線的束射特性，在接近聲頭的一段為幾乎平行的射束，稱之為近場區。其後射束開始擴散，稱之為遠場區。由於超聲場的這種特性，為克服能量分布的不均，在治療時聲頭應在治療部位緩慢地移動。
超聲聲場
描寫超聲聲場的主要物理量有聲壓和聲強。
1.聲壓 即聲能的壓力，代表超音波的強度。超聲傳播時在稠密區產生正壓，在稀疏區產生負壓。
超音波由於其頻率甚高，因而聲壓亦甚大。中等治療劑量的超音波在組織中產生的附加聲壓約為±2.6個大氣壓。（圖7.6）
超聲治療時在人體組織中的聲壓
2. 聲強 為單位時間內聲能的強度，即在每秒內垂直通過每平方厘米麵積的聲能。常用測量單位是瓦特/厘米2（W/cm2）。臨床常用治療劑量為0.1～2～2.5W/cm2，而震耳欲聾的大炮聲聲強只相當於0.0.～0.0001W/cm2。可見超音波在介質中傳播時，它的巨大能量會使介質質點產生很大的加速度，一般中等響度的聲波通過水時，水分子獲得的加速度只有重力加速度（約為9.8m/s）的百分之幾，如在頻率為800～1000KHz、聲強為0.5～2W/cm2的超音波作用下，水分為得到的加速度可以超過重力加速度5～10萬倍。
產生
產生超音波有各種方法，目前主要用壓電式超聲發生器，它是根據壓電效應的原理製成的。具有壓電效應性質的晶體受到壓縮或伸拉時在其受力面上就會產生數量相等而符號相反的電荷，這種物理現象稱為壓電效應。
正壓電效應略圖
若在晶體兩側加以一定頻率的高頻電壓，晶體薄片就能準確而迅速地隨著交變電場頻率而周期性地改變其厚度（壓縮與伸展）。由此形成超聲振動，向周圍介質傳播。
作用機理
（一）機械作用
機械作用是超音波的一種基本的原發的作用。超音波在介質內傳播過程中介質質點交替壓縮與伸張形成交變聲壓，不僅可使介質質點受到交變壓力（在治療劑量下，每一細胞均受4－8mg壓力變化影響）及獲得巨大加速度而劇烈運動，相互摩擦，而且能使組織細胞產生容積和運動的變化，可引起較強的細胞漿運動（原漿微流或稱環流），從而促進細胞內容物的移動，改變其中空間的相對位置（據觀察，強度不大的超音波能使嗜伊紅細胞的原漿顆粒鏇轉，劑量大時甚至顆粒被拋出細胞外），顯示出超音波對組織內物質和微小的細胞結構的一種“微細按摩”的作用。
這種作用可引起細胞功能的改變，引起生物體的許多反應。可以改善血液和淋巴循環，增強細胞膜的彌散過程，從而改善新陳代謝，提高組織再生能力。所以治療某些局部循環障礙性疾病，如營養不良性潰瘍效果良好。有人觀察在超音波的機械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的傳遞受抑制，神經組織的生物電活性降低，因而超音波有明顯鎮痛作用。超聲的機械作用還能使堅硬的結締組織延長、變軟，用於治療疤痕、粘連及硬皮症等。
可見，超音波的機械作用可軟化組織、增強滲透、提高代謝、促進血液循環、刺激神經系統及細胞功能，因此有重要的治療意義，在超聲治療機理上占重要地位。
（二）溫熱作用
超音波作用於機體時可產生熱，有些人甚至稱為“超聲透熱療法”。超音波在機體內熱的形成，主要是組織吸收聲能的結果。其產熱有以下特點：
1.由於人體各組織對聲能的吸收量各有差異，因而產熱也不同。一般超音波的熱作用以骨和結締組織為量顯著，脂肪與血液為最少。如在超音波5W/cm2，1.5分鐘作用時，溫度上升在肌肉為1.1℃，在骨質則為5.9℃。
2.超音波熱作用的獨特之處是除普便吸收之外，還可選擇性加熱，主要是在兩種不同介質的交界面上生熱較多，特別是在骨膜上可產生局部高熱。這在關節、韌帶等運動創傷的治療上有很大意義。所以超音波的熱作用（不均勻加熱）與高頻是及其他物理因子所具有的瀰漫性熱作用（均勻性加熱）是不同的。
3.超音波產生的熱將有79－82%由血液循環帶走，18－21%由鄰近組織的熱傳導散布，因此當超音波作用於缺少血循環的組織時，如眼的角膜、晶體、玻璃體、睪丸等則應十分注意產生過熱，以免發生損害。
（三）理化作用
基於超音波的機械作用和溫熱作用，可繼發許多物理的或化學的變化如：
1.氫離子濃度的改變 炎症組織中伴有酸中毒現象時，超音波可使pH值向鹼性方面變化，從而使症狀減輕，有利於炎症的修復。
2.對酶活性的影響 超音波能使複雜的蛋白質解聚為普通的有機分子，能影響到許多酶的活性。如超聲作用能使關節內還原酶和水解酶活性增加，目前認為在超聲治療作用中水解酶活性的變化是起重要作用的。
3.近年來對超聲作用機理的研究，已深入到細胞分子水平。在電鏡下觀察發現，細胞內超微結構中線粒體對超音波的作用最敏感。核酸也很敏感，實驗發現低強度超音波作用可使細胞內胸腺核酸的含量增加，從而影響到蛋白質的合成，刺激細胞生長。
4.在高強度的超聲作用下，組織內可形成許多高活性的自由基，如HO1、OH、H2O2、O等，它們可加速組織內氧化還原過程，加速生長過程。
目前，關於超音波的生物學作用機理仍有多種爭義。但多數學者認為，具有物理學特性的超聲機械振動，以及在此基礎上產生的分布特殊的“內生熱”和必然引起的生物理化改變，是有機聯繫的。弧立的強調那一方面的作用都是片面的，並在上述三方面基本作用因素的基礎上，通過複雜的神經－體液調節途徑治療疾病的。神經系統的反應和調節在超音波的治療機理中起著主導作用，而超聲作用過程中發生的體液方面的改變，又是作用的物質基礎，二者有機結合構成統一的反應過程。
影響
（一）對神經系統的影響
小劑量超音波能使神經興奮性降低，傳導速度減慢，因而對周圍神經疾病，如神經炎、神經痛，具有明顯的鎮痛作用。大劑量超音波作用於末梢神經可引起血管麻痹、組織細胞缺氧、繼而壞死。
中樞神經對超波顯示較高的敏感性，有人指出，即使是用0.1W/cm2的強度直接作用腦組織，也可造成不可逆的損傷，因此，國外有些人指出“超音波禁用於腦部”。但近年來國內不少單位通過實驗研究和臨床實踐證明，使用強度為1.5W/cm2以下（常用0.6～1.2W/cm2）的脈衝式超音波移動法作用於頭部，對腦實質無損害（由於大部分超音波能量被頭皮及顱骨吸收和反射，只有2.5－20%透入顱內），並用於治療腦血管意外偏癱及其它某些神經系統疾病有一定療效。
（二）對循環系統的影響
房室束對超音波的作用很敏感。超音波主要影響心臟活動能力及其節律。大劑量超音波可使心律減慢，誘發心絞痛，嚴重時發生心律紊亂，最後導致心跳停止；小劑量超音波使心臟毛細血管充血，對冠心病患者有擴張動脈管腔及解除血管痙攣的作用，故用1W/cm2以下脈衝式超音波作用心臟，對冠狀動脈供血不足患者有一定療效。
治療劑量超聲對血管無損害作用，通常可見血管擴張，血循環加速。低強度超聲作用下，血管器擴張；在較大劑量作用下，可引起血管收縮。更大劑量的超聲可使血管運動神經麻痹，從而造成血液流動停止。用大劑量超聲時可直接引起血管內皮腫脹，血循環障礙。
（三）對眼睛的影響
由於眼的解剖結構特點是球體形態，層次多，液體成份和血循環特點等因素容易熱積聚致損傷。大劑量超聲可引起結膜充血、角膜水腫甚至眼底改變，對晶體可致熱性白內障。還可以引起交感性眼炎。但用小劑量（脈衝式0.4－0.6W/cm23－6分鐘以下），可以促進吸收，改善循環，對玻璃體渾濁、眼內出血、視網膜炎、外傷性白內障等有較好療效。
（四）對生殖系統的影響
生殖器官對超音波較敏感，治療劑量超音波雖不足以引起生殖器官形態學改變，但動物實驗可致流產，故對孕婦下腹部禁用。睪丸組織對超音波很敏感，高強度作用可有實質性損害和不育症。實驗證明適量超音波可以減少人和動物的精子產生，因此提出，用超音波作為一種男性可逆性避孕的方法。
（五）對骨骼的影響
小劑量超音波（連續式0.1－0.4W/cm2、脈衝式0.4－1W/cm2）多次投射可以促進骨骼生長，骨痂形成；中等劑量（3W/cm2以下5分鐘）超音波作用時可見骨髓充血，溫度上升7℃，但未見到骨質的破壞，故可用於骨關節創傷；大劑量超音波作用於未骨化的骨骼，可致骨發育不全，因此對幼兒骨骺處禁用超聲。超過3.25W/cm2移動法被認為是危險的劑量。
（六）對結締組織的作用
結締組織對超音波的敏感性較差，對有組織損傷的傷口，有刺激結締組織增長的作用；當結締組織過度增長時，超音波又有軟化消散的作用，特別對於濃縮的纖維組織作用更顯著。因此超音波對疤痕化結締組織有“分離纖維”作用，有使“凝膠變為溶膠”的作用。在臨床上亦可見超音波對疤痕有較明顯的軟化散作用。
治療設備
1.超聲治療機
（1）主要結構原理：由高頻振盪器和輸出聲頭兩部分組成。
（2）輸出形式
連續超音波：是在整個治療過程中，聲頭連續不斷地輻射出聲能作用於機體。它作用均勻，產熱效應較大。
脈衝超音波：是在治療過程中間斷地輻射出聲能作用於機體，它的熱效應較小。
2.輔助設備 是為特殊治療需要或便於操作面準備的附屬檔案。如水枕、水袋、水槽、水漏斗等。
3. 接觸劑 要選擇其聲阻接近於人體組織者，以減少其與皮膚界面間的反射消耗。常用有煮沸過的水，液體石臘，凡士林油等。
治療方法
1.直接接觸法 將超音波頭直接和治療部位的皮膚接觸進行治療。此時在皮膚和聲頭之間應加接觸劑，如石臘油，凡士林等。
（1）移動法 該法最常用。治療時聲頭輕壓皮膚，在治療部位作緩慢移動，移動速度以每秒1－2厘米為宜。常用強度0.5－1.5W/cm2。
（2）固定法 將超音波聲頭以適當壓力固定在治療部位。此法易產生過熱而發生“骨膜疼痛反應”。故治療劑量宜小，常用強度為0.2－0.5W/cm2，時間3－5分鐘。
2.間接接觸法
（1）水下法 治療時將超音波聲頭和治療肢體一起浸入36－38℃溫開水中，聲頭與皮膚距離1－5厘米，劑量要比直接接觸法稍大。
此法常用於不規則的體表，局部痛覺敏感的部位或聲頭不便直接接觸的部位如手指、足趾、踝、肘、潰瘍等。
（2）輔助器治療法 常用有水漏鬥法，水枕或水袋法。後者是用薄橡皮膜製成袋，灌滿煮沸過的溫水，然後再塗接觸劑進行治療，用於面部、頸部、關節、前列腺、牙齒、眼等不平之處。
（3）聚集照射法 利用凹面鏡和聲透鏡將超音波高度集中在某一部位而獲得大能量超音波的作用，以做特殊治療。如治療腫瘤時用。
治療劑量
1.治療強度 以0.4－1.5W/cm2為宜，水下法、水枕法時強度可稍大，實際使用時可參閱表7.2，臨床多採用低、中等強度。
表7.2 超聲強度等級表
治療方法
固定法
移動法
強度等級
低
中
高
代
中
高
連續式
W/cm2
0.1－0.2
0.3－0.4
0.5－0.6
0.6－0.8
1－1.2
1.2 －2
脈衝式
W/cm2
0.3－0.4
0.5－0.7
0.8－1.0
1.0－1.5
1.5－2
2－2.5
2.治療時間 一般固定法3－5分鐘，移動法為5－10分鐘，大面積移動可適當延長至10－20分鐘。
3.療程 一般治療次數6－8次，慢性病10－15次或更多。每日或隔日一次。療程間隔1－2周。
適應症
1.運動支撐器官創傷性疾病 腰痛、肌痛，挫傷，扭傷，肩關節周圍炎，增生性脊柱炎，顳頜關節炎，腱鞘炎等。
2.疤痕，粘連，注射後硬結，硬皮症，血腫機化。
3.作用於局部及相應的神經節段時可治療 神經炎，神經痛，幻肢痛，慢性蕁麻疹，帶狀皰疹，濕疹，搔癢症，消化性潰瘍，支氣管哮喘，胃腸功能紊亂。
4.其他 腦血管病偏癱，冠狀動脈供血不足，眼視網膜炎，玻璃體混濁，營養不良性潰瘍。
附處方舉例：
1.超音波，連續式，慢移法，脊柱或骶髂病損區，0.4－0.8W/cm2，6－8分鐘，每天一次，6－12次為一療程。
適應證 腰骶勞損，骶髂勞損，棘間韌帶勞損。
2.超音波 慢移法，連續式0.8W/cm2或脈衝式1－1.5W/cm2，疤痕，粘連部位，6－10分鐘，每日一次，15－20次為一療程。
適應證 增生性疤痕，注射後硬結，局限性硬皮症。
3. 超音波 脈衝式，慢移法，相應的神經節段或神經疼痛區域，0.6－1.2W/cm2，4－10分鐘，每日一次，6－12次為一療程。
適應證 神經痛，潰瘍病，搔癢症，濕疹，慢性蕁麻疹。
4. 超音波：水枕法，慢移法，連續式，0.4－1.0W/cm2或脈衝式0.4－1.5W/cm2，病損區5－8分鐘，每日一次，6－12次為一療程。
適應證 某些眼病，小關節扭傷挫傷。
禁忌症
1.凡惡性腫瘤（大劑量聚集可治），活動性肺結核，嚴重心臟病的心區和星狀神經節，出血傾向，靜脈血栓之病區均禁用。
2.孕婦（早期）腹部及小兒骨骼處最好選用其它療法。在頭部、眼睛、心臟、生殖器部位治療時劑量要嚴格掌握。
